طراحی وب سایت حرفه ای

محققان یک چاپگر جدید چاپی طراحی کرده‌اند که با سرعت بی سابقه و روش های پیشگامانه برای استفاده از مواد تجدید پذیر ذوب شده و اکسترود شده کار‌‌ می‌کند.

تصور کنید جهانی که در آن اشیا را‌‌ می‌توان در چند دقیقه ساخت و سفارشی به کار برد. مخترع با یک ایده برای یک محصول جدید‌‌ می‌تواند یک نمونه اولیه برای آزمایش در حالی که در حال خوردن یک فنجان قهوه است. یک شرکت‌‌ می‌تواند قطعات و محصولات تولیدی، حتی مجموعه های پیچیده را تولید کند، بدون اینکه به ابزارهای خاص و دستگاه هایی متصل شود که‌‌ نمی‌توانند حرکت کنند. یک جراح‌‌ می‌تواند یک زایمان جایگزین برای بیمار بدون خروج از تئاتر عامل دریافت کند. و یک فرد تعمیر‌‌ می‌تواند یک قسمت معیوب را شناسایی کند و یک سایت جدید را در محل ایجاد کند بدون نیاز به رفتن به انبار برای دریافت چیزی از موجودی.

می گوید: چنین آینده‌ای ممکن است با چاپ سه بعدی انجام شود. جان هارت، استادیار مهندسی مکانیک و مدیر آزمایشگاه تولید و بهره وری و گروه مکانیسینتز در MIT.

او‌‌ می‌گوید، چاپ سه بعدی ما را مجبور به تجدید نظر در مورد تولید، تولید و خدمات ما‌‌ می‌کند.

یک روش معمول چاپ سه بعدی، اکستروژن، با یک میله پلیمری یا رشته‌ای آغاز‌‌ می‌شود. رشته گرمایی، ذوب شده و از طریق یک نازل در یک چاپگر مجبور‌‌ می‌شود. هد چاپگر در یک سطح افقی (تخت چاپ) در یک الگوی تجدید شده حرکت‌‌ می‌کند و یک لایه پلیمر را در یک زمان قرار‌‌ می‌دهد. بر روی هر عبور از بستر چاپ، دستورالعمل به سر چاپی دقیقا جایی که باید مواد را نباید و نباید اکسترود شده باشد، به طوری که در نهایت، لایه‌ها برای تشکیل سه بعدی مطلوب، سه بعدی.

بنابراین، به جای شروع کردن با یک بلوک جامد و مواد سنگ زنی دور، در چاپ 3D نیز به نام تولید افزودنی شما با هیچ چیز شروع‌‌ نمی‌کنید و خود را یک لایه در یک زمان ایجاد کنید، هارت توضیح‌‌ می‌دهد.

مهندسین چاپ سه بعدی به عنوان یک ابزار برای نمونه سازی سریع از اختراع خود را حدود سه دهه قبل، اما در سال های اخیر استفاده از آن گسترش یافته است. هارت ادعا‌‌ می‌کند که گسترش به بهترین چاپگرهای 3 بعدی، بلکه به پذیرش وسیع طراحی کامپیوتری یا CAD و ابزارهای جدید در زمینه بهینه سازی سه بعدی. طراحان امروزه‌‌ می‌توانند از نرم افزار CAD برای ایجاد یک مدل مجازی 3 بعدی از محصول هدفمند خود استفاده کنند و در فرآیند آنها یک توضیح دیجیتالی را تولید‌‌ می‌کنند.

این توصیف‌‌ می‌تواند به نرم افزار تغذیه‌ای که دستورالعمل هایی را برای کنترل مسیر چاپگر 3 بعدی توسعه‌‌ می‌دهد، تغذیه کند. در نتیجه، طراحان دیگر مجبور نیستند خود را به ساختارهایی که توسط ماشینکاری یا قالب سازی ساخته‌‌ می‌شوند محدود کنند. به عنوان مثال، شما‌‌ می‌توانید یک صندلی هواپیما با ساختار پیچیده داخلی ایجاد کنید که باعث‌‌ می‌شود نور و صرفه جویی در سوخت در پرواز، یادداشت هارت.

با وجود این که گام های بزرگی برداشته شده است، چاپ سه بعدی از آنچه هارت انتظار‌‌ می‌رود این است که‌‌ می‌تواند. دو پیشرفت اخیر از آزمایشگاه او ممکن است به تسریع در پذیرش چاپ سه بعدی کمک کند: Amachine که‌‌ می‌تواند اشیاء دستی را سریعتر از امروز پرینترهای دسکتاپ 3-D چاپ کند و همچنین فرآیند استفاده از سلولز به عنوان یک جایگزین ارزان قیمت،.

منابع کاهش رشد.

هارت با Jamison Go SM 15، که اکنون یک مهندس مکانیک در دسکت فلت است، و آدم استیونز SM 15، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه هارتز، برای بررسی آنچه که پرینترهای 3 بعدی DDR را تسریع‌‌ می‌کند، به دسکتاپ مبتنی بر اکستروژن تجاری. آنها نتیجه گرفتند که نرخ ساخت و ساز به اصطلاح آنها توسط سه عامل محدود شده است: چه مقدار نیروی چاپگر‌‌ می‌تواند اعمال شود که مواد را از طریق نازل تحت فشار قرار داد؛.

بر اساس این یافته ها، آنها یک دستگاه با ویژگی های خاص طراحی کرده‌اند که با هر سه محدودیت در ارتباط هستند. در طراحی جدید خود، یک رشته‌ای با سطح رشته‌ای به بالای چاپ سر بین دو غلطک که از چرخاندن آن جلوگیری‌‌ می‌شود. سپس به مرکز یک مهره دوار وارد‌‌ می‌شود که توسط کمربند موتور اجرا‌‌ می‌شود و دارای موضوعات داخلی است که مش با موضوعات خارجی روی رشته. به عنوان مهره تبدیل‌‌ می‌شود، رشته را به یک محفظه کوارتز احاطه شده توسط فویل طلایی هل‌‌ می‌دهد (نگاه کنید به شکل 1 در نمایش اسلاید بالا). در آنجا، یک لیزر از طرف وارد‌‌ می‌شود و از طریق فویل طلای چندین بار منعکس‌‌ می‌شود، هر بار که از مرکز رشته عبور‌‌ می‌کند تا آن را پیش گرم کند. رشته نرم شده پس از آن به یک بلوک فلزی داغ وارد‌‌ می‌شود، که بیشتر آن را (با هدایت) گرم‌‌ می‌کند تا دمای بالاتر از نقطه ذوب آن. هنگام فرود، ماده مذاب بیشتر گرم‌‌ می‌شود و تنگ‌‌ می‌شود و در نهایت از طریق یک نازل بر روی بستر چاپی اکسترود شده.

این طراحی محدودیت های نیرو و حرارت را که پرینترهای 3 بعدی D در حال پر شدن است، برطرف‌‌ می‌کند. در یک چاپگر استاندارد، رشته توسط دو چرخ کوچک کوچک چرخانده شده است. نیروی بیشتری برای سرعت بخشیدن به چیزهای بیشتری اضافه کنید و چرخ های کششی را از دست‌‌ می‌دهند و رشته‌ها متوقف‌‌ می‌شوند. مشکل با طراحی جدید نیست. تطبیق موضوعات بر روی رشته و مهره، حداکثر تماس بین دو را تضمین‌‌ می‌کند. در نتیجه، سیستم‌‌ می‌تواند یک نیروی بالا را به رشته انتقال دهد بدون اینکه دست خود را بگیرد.

چاپگر استاندارد همچنین به هدایت حرارتی بین رشته های متحرک و یک بلوک گرم متکی است و این فرآیند طول‌‌ می‌کشد. در یک فرایند تغذیه بالاتر، هسته ممکن است به طور کامل ذوب شود، با دو ضربه: فشار دادن مواد از طریق نازل سخت تر خواهد شد، و مواد اکسترود شده ممکن است به خوبی به لایه سپرده قبلی. پیش گرم کردن رشته با لیزر تضمین‌‌ می‌کند که رشته به طور کامل ذوب شده است زمانی که آن را به نازل‌‌ می‌رسد.

آزمایشات نشان داد که چاپگر جدید خود‌‌ می‌تواند نیروی حداقل دو و نیم برابر بیشتر از رشته‌ها را تحمل کند و‌‌ می‌تواند سرعت اکستروژن را 14 برابر بیشتر بدست آورد.

با توجه به چنین نرخ اکستروژن بالا، پژوهشگران نیازمند راهی برای حرکت دادن چاپ سر به اندازه کافی سریع برای نگه داشتن آن بودند. آنها یک مکانیسم را با یک سوپاپ متصل به بالشتک فلزی طراحی کرده‌اند که به شکل H شبیه است و دارای یک کمربند مداوم است که در اطراف قطب های متصل شده توسط دو موتور نصب شده بر روی قاب ثابت. سرشاخه نشسته بر روی یک مرحله است که به کمربند وصل شده است و به سرعت و به طور مساوی از طریق موقعیت های تعیین شده در داخل هر هواپیما.

محققان این آزمایش را برای آزمایش تست جدید انجام دادند. در یک، آنها فرمان دادند که یک حرکت مداوم به جلو و عقب بین دو موقعیت در سرعت های مختلف اجرا کند و صحت آن را از کجا به پایان رساند. بر اساس این چالش ها، محققان نتیجه گرفتند که ژنرال برای انجام این کار به اندازه کافی سریع و دقیق بود.

اشیاء تست تولید.

برای نشان دادن سیستم خود، تیم یک مجموعه از اشیاء تست را چاپ کرد، از جمله آنهایی که در شکل 2 در نمایش اسلاید بالا نشان داده شده است. چاپ یک جفت فریم عینک 3. 6 دقیقه، یک فنجان مارپیچ کوچک فقط بیش از 6 دقیقه و یک چرخ دنده‌ی کروی (دنده دایره‌ای با دندان های زاویه ای) حدود 10 دقیقه. بررسی میکروسکوپی از اشیاء نشان داد که لایه های سپرده فردی بسیار برابر بود. ضخامت 2 میلیمتر و آزمایش خواص مکانیکی آنها نشان‌‌ می‌دهد که قوی و قوی هستند.

شکل پیچیده‌ی چرخ دنده‌ی آن، یک موضوع آزمایشی بسیار خوب بود. سطح داخلی مخروطی است به طوری که فضای باز در پایین از بالای صفحه گسترده تر است. محققان اشکال پیچیده تر و پیچیده تر با ابعاد داخلی بیشتری تولید کرده‌اند و دستگاه با ایجاد پاهای نازک و جامد که در ابتدا برای پشتیبانی فراهم‌‌ می‌شود و بعد از اینکه قطعه قطعه شده.

برای ارزیابی چاپگر خود، محققان از آن استفاده کرده و چند مدل دسکتاپ تجاری را برای چاپ همان شیء، یک منشور مثلثی 20 میلی متر بلند. برای یک رزولوشن قابل مقایسه (بر اساس قطر نازل و ارتفاع لایه)، چاپگر آنها به میزان متوسط ​​ساخت حجمی تا 10 برابر بیشتر از مدل های رومیزی. این حتی سه بار بهتر از یک سیستم صنعتی است که سیستم چاپگر و سیستم حرکتی بسیار بزرگتری دارد و هزینه آن بیش از 100،000 دلار است.

محققان شناسایی و مقابله با مسائل مطرح شده توسط شرایط تخریب با سرعت بالا را شناسایی کرده اند. به عنوان مثال، در نرخ بالای ساخت، آنها متوجه شدند که لایه هایشان خوب عمل نکرده و شکل‌ها گاهی اوقات تحریف شده اند. هدایت یک جریان کنترل هوای خنک کننده بر روی مواد جدید ذخیره شده این مشکلات را حل کرده است. آنها همچنین مشخص کردند که باید بتوانند اتصال بین لیزر و رشته‌ها را بهبود بخشد و گرمای بیشتری کارآی داشته باشد. تیم همچنین دقت سیستم را با هماهنگ کردن میزان اکستروژن و سرعت چاپ سر و بهبود و اجرای الگوریتم های کنترل جدید برای چاپگر بهبود‌‌ می‌بخشد.

محققان آمادگی تخمین هزینه بالقوه چاپگر خود را دارند. سیستم نمونه اولیه آنها حدود 15000 دلار هزینه‌‌ می‌کند، دو سوم آن از لیزر و موتورها تامین‌‌ می‌شود. بدین ترتیب بعید است جایگزین سیستمهای دسکتاپ شخصی امروز شود. اما باید با سیستم های حرفه‌ای از لحاظ فنی رقابتی با قیمت پایین داشته باشد و هزینه های عملیاتی را از تولید سریع تر کاهش دهد.

مواد اولیه سلولزی.

یکی دیگر از مولفه های مهم دیدگاه Harts برای چاپ سه بعدی، توانایی پردازش مواد فراوان و سازگار با محیط زیست است. هارت و سباستین پاتینسون، مددکار سابق مهندسی مکانیک است که اکنون مدرس دانشگاه کمبریج در دانشگاه U. کی. ، یک تکنیک را با استفاده از پرمصرفترین پلیمرهای طبیعی جهان یعنی سلولز نشان داد.

سلولز مزایای بسیاری در مقایسه با مواد اولیه موجود در پلاستیک دارد: ارزان، قابل بازیافت، زیست تخریب پذیر، مکانیکی قوی و شیمیایی چند منظوره. علاوه بر این، آن را به طور گسترده‌ای در داروها، بسته بندی، لباس، و انواع دیگر محصولات استفاده‌‌ می‌شود، که بسیاری از آنها‌‌ می‌تواند با استفاده از چاپ سه بعدی.

مشکل این است که تلاش گذشته برای سلولز چاپ 3 بعدی تا حد زیادی ناموفق بوده است. پیوند هیدروژنی زیاد بین مولکولهای سلولز چیزی است که آن را در گیاهان قوی‌‌ می‌کند، باعث‌‌ نمی‌شود که چاپ سه بعدی. گرم سلولز و تجزیه آن به قبل از آن را تبدیل به اندازه کافی سیلان به از نازل printhead اکسترود.

برای حل این مشکل هارت و پتینسون کار کرده با استات سلولز، فرم درمان شیمیایی سلولز است که کمتر هیدروژنی. آنها اول حل سلولز استات در حلال استون به خوراک چسبناک است که به راحتی جریان را از طریق نازل پرینتر در دمای اتاق. به عنوان مخلوط در سراسر بستر چاپ گسترش‌‌ می‌یابد، حلال استون به سرعت،‌‌ می‌روم پشت استات سلولز تبخیر. فرو بردن جسم پایان استات سلولز در هیدروکسید سدیم استات را حذف و بازیابی سلولز با آن شبکه های هیدروژنی. (شکل 2 در نمایش اسلاید بالا روند نشان‌‌ می‌دهد. ).

با استفاده از روش که محققان چاپ اشیاء پیچیده از مواد سلولزی خود و خواص مکانیکی قطعات خوب بود. پس از درمان سدیم هیدروکسید، قدرت و سختی در هر جهت اندازه گیری بود در واقع، آن دسته از قطعات ساخته شده از معمولا مواد چاپ سه بعدی استفاده.

هارت و همچنین یادداشت سلولز که تطبیق پذیری شیمیایی فراهم‌‌ می‌کند. شما‌‌ می‌توانید خمیر را در راه های مختلف، به عنوان مثال، برای افزایش خواص مکانیکی آن و یا برای اضافه کردن رنگ، تغییر او را‌‌ می‌گوید:.

یکی از گزینه های کاوش محققان بود به اضافه کردن خواص ضد میکروبی. آنها چاپ شده سری دیسک، برخی از استات سلولز ساده و بعضی‌ها با رنگ ضد میکروبی اضافه و سپرده containingE راه حل. colibacteria در هر یک. آنها سپس در برخی از دیسک در تاریکی باقی مانده است و دیگران از لامپ های فلورسنت مانند کسانی که مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها و بیمارستان‌ها در معرض نور. تجزیه و تحلیل از باکتری زنده ماندن بعد از 20 ساعت نشان داد که دیسک با رنگ ساخته شده و در معرض نور 95 باکتری percentfewer از دیگران. به عنوان محصول نمونه آنها printedsurgical موچین ابزارى است که از کجا اطمینان عقیم‌‌ می‌تواند بسیار با ارزش در محیط های جراحی هر موضوع ممکن.

هارت فکر‌‌ می‌کند که‌‌ می‌تواند فرصت های ارائه شده توسط فرآیند چاپ خمیر خود را از منافع تجاری است. آن استفاده‌‌ می‌کند محصول کالا است که به طور گسترده‌ای در دسترس و ارزان تر از معمول اکستروژن رشته مواد. طوری که انگار بدون نیاز به منبع گرما هزینه مانند لیزر مورد استفاده در printhead رمان قبلاً توضیح داده شد، آن در دمای اتاق‌‌ می‌گیرد. و تا زمانی که استون است دستگیر و بازیافت، روند سازگار با محیط زیست است.

یک عنصر بیشتر.

هارت امیدوار است که این و دیگر پیشرفت های آینده از آزمایشگاه خود را چاپ سه بعدی پیشرفته کمک خواهد کرد. اما انگار یکی دیگر از عناصر مهم است که مورد نیاز است: نیروی کار آگاه در هر دو جنبه فنی و کسب و کار از روشهای ساخت.

به این منظور او‌‌ می‌آموزد سطح تحصیلات تکمیلی کلاس MIT در روشهای ساخت که بسیار محبوب اثبات است; و در سال 2018، او راه اندازی دوره های آنلاین حرفه‌ای از طریق xPRO MIT که ثبت نام حدود 1200 تن در نخستین اجرای آن. او را نیز ارائه‌‌ می‌دهد پنج روز، در campusMIT کوتاه Programthat جذب شرکت کنندگان در سراسر جهان که‌‌ می‌خواهند برای یادگیری مورد استفاده در طراحی خود را ساخت و تولید عملیات.

او در حال حاضر رهبری MITs newCenter افزودنی و تکنولوژی تولید پیشرفته دیجیتال و برنامه‌ها را در آثار برای سمپوزیوم در آن اعضاء دانش ایده‌ها و تجربیات خود را به اشتراک گذاری است. مشتاق در پاسخ به این ارائه شده نشان‌‌ می‌دهد که چشم انداز Harts چاپ سه بعدی و طراحی دیجیتالی و تولید در گذشته ممکن است در راه خود را به تبدیل شدن به یک واقعیت.

پژوهش در بخش شرکت لاکهید مارتین پشتیبانی, بود. سباستین پتینسون ملی علوم پایه و اساس علم مهندسی و آموزش برای توسعه پایدار فوق دکترا یاران پشتیبانی.

این مقاله ابتدا در theAutumn 2018issue از انرژی آینده مجله ابتکار انرژی MIT ظاهر شد.

لطفاً در مورد مطلب فوق ستاره بدهید :